Электробиофизика и техника электрического повреждения, страница 9

Изменения напряжения передаются по электрической цепи через растения и почву не мгновенно, а в виде электромагнитной волны, зависящей от диэлектрической и магнитной проницаемостей среды, окружающей токопроводник МЭП. Из-за высокой скорости распространения волны в сопротивлениях, емкости и индуктивности электрооборудования, т.е. в звеньях с большими постоянными времени возникают заметные переходные процессы, установленные экспериментальными исследованиями в виде искровых и дуговых разрядов. Именно в местах с повышенными сопротивлениями (газовая среда, эпидермис и клетки паренхимы стебля) возникают локальные перенапряжения, приводящие к электрическим пробоям этих участков МЭП и как, следствие, к разрушениям растительных клеток оказавшихся в зоне перенапряжений, т.е. в зоне физического контакта электрода со стеблем (рис. 1.4). При переходе границы первичных разрушений меняется процесс распространения электрических импульсов в растении. В электропроводящей системе растения в зависимости от плотности ионного тока через мембраны происходят процессы заряда и разряда внутренних емкостей тканей. Так как эквивалентная электрическая схема корневой системы растения [19] представляет собой разветвленную структуру - дерево, то, согласно теории графов, плотность тока через ткани по мере углубления их в почву снижается. В последующий момент времени локальные перенапряжения передвинут границу первичных разрушений вдоль электропроводящей системы растения. Именно полученная зависимость, описывающая снижение степени повреждения тканей корневой системы по мере их углубления в почву, подтверждена многочисленными опытами в лабораторных и полевых условиях.

Сложные сочетания и комплексность почвенного, следовательно, и растительного покрова проявляются не только на территории зон, провинций, землепользований, но и на отдельно взятом поле. Поэтому не следует ожидать одинаковой степени повреждения сорняков электрическим культиватором, применяемым на разных полях и делянках, даже если они находятся в границах одного почвенного контура. В целом агрономически оправдан выбор оптимального режима работы ЭТК с оптимальной системой электрод-растение-почва для конкретных условий рельефа, почвенного покрова в целях получения наибольшего урожая при минимальных энергозатратах. Однако разработать технологию электрокультивации для каждого отдельно взятого поля практически невозможно. Наиболее реальный путь - объединение однородных по почвенно-климатическим условиям полей и разработка для них оптимальных режимов работы ЭТК с оптимизацией системы электрод-растение-почва.

1.3. Электроды и электродная система

Не случайно, многие исследователи [11, 19, 25, 32-34, 154-158] затрагивали проблему электрического сопротивления между электродами, однако она до сих пор остается неразрешимой из-за значительного влияния его составляющих. Исследование и оптимизация системы электрод-растение-почва являются важнейшим звеном в разработке нового класса сельскохозяйственных машин. Основная задача электродной системы - передача электрической энергии через скользящий контакт между электродом и токоприемником-растением этому нежелательному растению (рис. 1.1, 1.4). По степени участия в процессе передачи энергии можно все элементы электродной системы разделить на две части:

● не участвующие в процессе передачи энергии - опорные конструкции, держатели электродов, крепежные элементы;

● влияющие на ход передачи энергии (токосъема растением), т.е. сами электроды и связанную с ними систему проводов и крепления, с помощью которой их соединяют к опорным конструкциям.

Условия работы, теория и методика расчета опорных конструкций, держателей электродов, крепежных элементов электродной системы сходны с разработанными теорией и методологией сельскохозяйственных машин. Назначение, а отсюда и условия работы, критерии и методы оценки качества контактной системы во многом отличаются от работы контактных систем в других областях техники. Эти условия зависят от специфических для отрасли растениеводства показателей - засоренности, скорости электрокультивации и др.